Kurs:Zahlentheorie (Osnabrück 2008)/Arbeitsblatt 17/latex

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\inputaufgabe
{4}
{

Zeige, dass für natürliche Zahlen
\mathl{a,b \geq 1}{} und
\mathl{n \geq 2}{} die Zahl
\mathl{a^ n - b ^n}{} nicht ein Teiler von
\mathl{a^ n + b ^n}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{2}
{

Finde eine \definitionsverweis {irreduzible}{}{} \definitionsverweis {Ganzheitsgleichung}{}{} \zusatzklammer {über $\Z$} {} {} für die \definitionsverweis {Eisensteinzahl}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \omega }
{ = }{ { \frac{ -1+\sqrt{-3} }{ 2 } } }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Es seien
\mathl{R,S,T}{} \definitionsverweis {kommutative Ringe}{Fakt}{} und seien
\mathl{\varphi:R \rightarrow S}{} und
\mathl{\psi:S \rightarrow T}{} Ringhomomorphismen derart, dass $S$ \definitionsverweis {ganz}{}{} über $R$ und $T$ ganz über $S$ ist. Zeige, dass dann auch $T$ ganz über $R$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{1}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {Integritätsbereich}{}{.} Zeige, dass $R$ genau dann \definitionsverweis {normal}{}{} ist, wenn er mit seiner \definitionsverweis {Normalisierung}{}{} übereinstimmt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{2}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {Integritätsbereich}{}{.} Es sei angenommen, dass die \definitionsverweis {Normalisierung}{}{} von $R$ gleich dem \definitionsverweis {Quotientenkörper}{}{} $Q(R)$ ist. Zeige, dass dann $R$ selbst schon ein \definitionsverweis {Körper}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{2}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {kommutativer Ring}{}{} und $A$ eine $R$-\definitionsverweis {Algebra}{}{.} Zeige, dass wenn $R$ ein \definitionsverweis {Körper}{}{} ist, die Begriffe \definitionsverweis {algebraisch}{}{} und \definitionsverweis {ganz}{}{} für ein Element
\mathl{x \in A}{} übereinstimmen. Zeige ferner, dass für einen \definitionsverweis {Integritätsbereich}{}{,} der kein Körper ist, diese beiden Begriffe auseinander fallen.

}
{} {}




\inputaufgabe
{2}
{

Es sei $k$ eine fixierte positive ganze Zahl und betrachte den Unterring
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{R }
{ =} {\Z[ k { \mathrm i} ] }
{ =} {{ \left\{ a+ck{ \mathrm i} \mid a,c \in \Z \right\} } }
{ \subseteq} { \Z[{ \mathrm i}] }
{ } { }
} {}{}{.} Zeige die Isomorphie
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{R }
{ \cong }{\Z[X]/(X^2+k^2) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und dass $\Z[{ \mathrm i}]$ \definitionsverweis {ganz}{}{} über $R$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{5}
{

Es sei $R$ ein \definitionsverweis {normaler Integritätsbereich}{}{} und
\mathl{a \in R}{.} Es sei vorausgesetzt, dass $a$ keine Quadratwurzel in $R$ besitzt. Zeige, dass das Polynom
\mathl{X^2-a}{} \definitionsverweis {prim}{}{} in $R[X]$ ist. Tipp: Verwende den \definitionsverweis {Quotientenkörper}{}{} $Q(R)$. Warnung: Prim muss hier nicht zu \definitionsverweis {irreduzibel}{}{} äquivalent sein.

}
{} {}

In den folgenden Aufgaben wird der Polynomring
\mathl{K[X,Y]}{} in zwei Variablen über einem Körper $K$ verwendet. Diesen kann man definieren als
\mathl{(K[X])[Y]}{.} Die Elemente in ihm, also die Polynome in zwei Variablen, haben die Gestalt
\mathdisp {P=\sum_{i,j} a_{ij}X^{i}Y^{j}} { . }
Wir interessieren uns für Restklassenringe vom Typ
\mathl{R=K[X,Y]/(F)}{.} Die Nullstellenmenge von$F$ besteht aus der Menge derjenigen Punkte
\mathl{(x,y)}{} in der Ebene, für die
\mathl{F(x,y)=0}{} ist (dieses Nullstellengebilde ist eine geometrische Version des Ringes $R$).




\inputaufgabe
{5}
{

Es sei $K$ ein \definitionsverweis {Körper}{}{} und betrachte den \definitionsverweis {Restklassenring}{}{}
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ R }
{ =} { K[X,Y]/(X^2-Y^3) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.} Dies ist ein \definitionsverweis {Integritätsbereich}{}{} nach Aufgabe *****. Zeige, dass die \definitionsverweis {Normalisierung}{}{} von $R$ gleich dem Polynomring
\mathl{K[T]}{} ist. Skizziere die Nullstellenmenge von
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ F }
{ = }{ X^2-Y^3 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} in der reellen Ebene und finde eine Parametrisierung dieses Gebildes.

}
{} {}




\inputaufgabe
{5}
{

Es sei $K$ ein \definitionsverweis {Körper}{}{} und betrachte den \definitionsverweis {Ringhomomorphismus}{}{} \maabb {\varphi} {R = K[X,Y]} { K[T] } {,} der durch die Einsetzung
\mathdisp {X \longmapsto (T-1)(T+1) \text{ und }Y \longmapsto T(T-1)(T+1)} { }
gegeben ist. Finde ein von $0$ verschiedenes Polynom
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ F }
{ \in }{ K[X,Y] }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} derart, dass $F$ unter $\varphi$ auf $0$ abgebildet wird. Skizziere die \definitionsverweis {Nullstellenmenge}{}{} von $F$ in der reellen Ebene.

}
{} {}

Es kann natürlich auch mehr als zwei Variablen geben, und der Grundring muss kein Körper sein, wie in folgender Aufgabe.




\inputaufgabe
{4}
{

Definiere unter Anlehnung an die Parametrisierung der pythagoreischen Tripel einen \definitionsverweis {Ringhomomorphismus}{}{}
\mathdisp {\Z[X,Y,Z]/(X^2+Y^2-Z^2) \longrightarrow \Z[U,V]} { . }
Zeige, dass dieser injektiv, aber nicht surjektiv ist.

}
{} {}